專利名稱：一種煙囪式太陽能和風能集合發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用太陽能和風能發電的煙囪式太陽能和風 能集合發電裝置。
背景技術：
太陽能和風能均是清潔且取之不盡的能源，禾傭太陽能和風能進 行發電，可有效緩解目前世界能源緊缺狀況，并且不會造成環境污染。
但目前已有的太陽能發電裝置只能利用太陽能發電，已有的風能 發電裝置只能利用風能發電，它們均不能同時綜合利用太陽能和風能， 因此總的發電量較少，且受氣候影響大，例如在夜晚或陰雨天時太陽 能發電裝置不能發電，在無風時風能發電裝置不能發電。另外，已有 的風能發電裝置利用外界自然風發電，由于外界自然風的風向和風速 均不斷發生變化，因此風能的利用率不高，發電量較少，在風力較小 或無風時甚至不發電。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠利用太陽能和風 能進行發電的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置。采用的技術方案如 下
一種煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其特征在于包括支座、 太陽能熱水器和至少一臺風力發電機組；支座中設有上下走向的氣流 通道；氣流通道的下部設有貯水箱，貯水箱上設有進水口和出水口， 太陽能熱水器的熱水出口經出水管與貯水箱的進水口連通，貯水箱的 出水口經回流管與太陽能熱水器的冷水入口連通；風力發電機組包括 扇葉和發電機，扇葉設于氣流通道內并且與發電機的轉子傳動連接。
上述氣流通道是煙囪效應通道，其下端為氣流入口，其上端為氣 流出口，氣流自下端的氣流入口進入氣流通道，在氣流通道中形成上 升氣流，上升氣流推動扇葉旋轉，扇葉帶動發電機的轉子旋轉，進行 發電。在太陽光照射下，太陽能熱水器中產生熱水，熱水經上述熱水 出口、出水管和進水口進入貯水箱，貯水箱中的水經出水口、回流管 和冷水入口進入太陽能熱水器，循環流動；貯水箱、出水管和回流管 中的水在氣流通道中散熱，對其周圍的空氣加熱，被加熱的空氣上升， 氣流通道內被加熱的空氣上升的同時，冷空氣從氣流入口補充到氣流 通道中，再由貯水箱、出水管和回流管中的水對冷空氣加熱，從而連 續產生上升氣流，這樣可增加進入氣流通道的氣流量，增強煙囪效應， 增強氣流通道內上升氣流的速度，從而使扇葉捕獲更多的風能，增加 發電量。在沒有太陽光照射的時候(如在晚上)，太陽能熱水器中的 水溫度逐漸降低，水不再流動；由于在太陽光照射的時候(如白天)， 太陽能熱水器產生熱水，在貯水箱、出水管和回流管中貯存有溫度較 高的水，因此在沒有太陽光照射的時候(如在晚上)，這些貯存的熱 水逐漸散熱，可對其周圍的空氣持續加熱一段時間，直至其水溫與周 圍氣溫相同。
在優選方案中，上述氣流通道的橫截面面積自下至上逐漸減小， 這樣，越往上，氣流速度越大。通常扇葉盡量靠近氣流通道的上端， 這樣扇葉能捕獲更多的風能。
上述太陽能熱水器通常放置在支座的一側，可安裝在地面上。 通常貯水箱中沒有水的部分腔體為真空狀態，這樣可減少水蒸氣 損失。
上述貯水箱、出水管和回流管通常由導熱系數較大的材料(如金 屬或合金)制成，以利于其內部的熱水散熱。
優選上述出水管處于氣流通道中的部分包括一彎曲段；更優選該 彎曲段呈螺旋狀。上述彎曲段可延長熱水在氣流通道中流動的時間， 使熱水更加充分地散熱，從而將其周圍的空氣加熱至更高溫度，迸一 步增強煙囪效應，增強氣流通道內上升氣流的速度。
優選上述發電機的定子固定安裝在支座上。上述發電機的定子也
可安裝在地面上。
上述扇葉可通過傳動機構(如齒輪組)與發電機的轉子傳動連接， 也可直接安裝在發電機的轉子上。
在優選方案中，上述煙囪式太陽能和風能集合發電裝置設有多臺 風力發電機組，各風力發電機組的扇葉沿氣流通道自下至上依次排 列。氣流通道中的上升氣流推動最下面的扇葉旋轉，使相應的發電機
發電；然后繼續上升，依次推動其上面的各扇葉旋轉，使相應的各發
電機發電，從而更加充分利用煙囪效應通道產生的氣流，氣流最后從
氣流通道上端的氣流出口吹出；多個扇葉分別帶動多個發電機的轉子 旋轉，可提高總發電量。
在優選方案中，上述煙囪式太陽能和風能集合發電裝置還包括外 部風力發電機組，外部風力發電機組包括外部扇葉和外部發電機，外 部扇葉與外部發電機的轉子傳動連接，外部扇葉設于支座的上方。外 部發電機的定子通常固定安裝在空心柱體上。外部扇葉可受外界自然 風推動而旋轉，并帶動該發電機的轉子一起旋轉，進行發電。
優選上述外部扇葉總體上呈回轉體狀，如球狀、圓柱狀、圓錐臺 狀或圓錐狀，也就是說，外部扇葉中各個葉片旋轉時，其輪廓所形成 的回轉面是一致的。這樣，外部扇葉旋轉時，呈穩定的回轉體狀，基 本上沒有變化，當煙囪式太陽能和風能集合發電裝置為路燈提供電源 時，外部扇葉不會干擾司機的視線。
優選上述支座由底座和空心柱體組成，空心柱體安裝在底座上； 底座中設有腔體，底座的側面設有至少一個與腔體連通的進風口，底 座的頂部設有與腔體連通的出風口；空心柱體中設有上下走向的通 孔，通孔下端與底座的出風口連通；底座的腔體和空心柱體的通孔組 成上述氣流通道，底座的進風口是氣流通道的氣流入口，空心柱體的 通孔上端是氣流通道的氣流出口。上述底座上的進風口個數根據實際 需要設計；當設有多個進風口時，各進風口通常不能直接對準，以防 止進風口之間產生空氣對流而造成風能損失。通常，扇葉設于空心柱 體的通孔內，發電機的定子安裝在空心柱體上；外部扇葉設于空心柱
體的上方；貯水箱設于空心柱體通孔下部或底座的腔體中。
本發明利用煙囪效應產生的上升氣流進行發電， 一方面，地面上 尤其是道路附近，汽車等交通工具的移動能夠產生氣流；另一方面， 貼近地面的自然風也能夠產生氣流，這些氣流可經集熱罩的進風口進 入腔體和氣流通道，并在氣流通道中形成流向穩定且能量集中的上升 氣流；而且，在太陽光照射下，太陽能熱水器中產生熱水，熱水經上 述熱水出口、出水管和進水口進入貯水箱，貯水箱中的水經出水口、 回流管和冷水入口進入太陽能熱水器，循環流動，貯水箱、出水管和 回流管中的水在氣流通道中散熱，對其周圍的空氣加熱，被加熱的空 氣上升，可增加進入氣流通道的氣流量，增強煙囪效應，增強氣流通 道內上升氣流的速度；上升氣流推動氣流通道中的扇葉旋轉，并帶動 發電機的轉子旋轉，進行發電，本發明能綜合利用太陽能和風能進行 發電，受氣候影響小，具有較大的發電量。本發明結構簡單，易于安 裝，對自然環境適應性強，可為室外場所的照明燈(尤其是路燈)提 供電源，減少室外場所的照明燈給電網造成的負擔；也可建造成大型 發電裝置。
圖1是本實用新型優選實施例的結構示意圖； 圖2是圖1的A-A剖面圖； 圖3是圖1中外部扇葉的俯視圖； 圖4是圖1中底座的B-B剖視圖； 圖5是另一種底座的結構示意圖； 圖6是另一種底座的結構示意圖； 圖7是另一種底座的結構示意圖； 圖8是另一種底座的結構示意圖。
具體實施方式
如圖l所示，這種煙囪式太陽能和風能集合發電裝置包括支座、 太陽能熱水器30、四臺風力發電機組和一臺外部風力發電機組。
支座由底座3和空心柱體2組成，空心柱體2安裝在底座3上。
底座3安裝在地面1上，底座3呈長方體形。參考圖4，底座3 中設有腔體31，底座3的側面設有一個與腔體31連通的進風口 32， 底座3的頂部設有與腔體31連通的出風口 33。
空心柱體2中設有上下走向的通孔21，通孔21的下端22與底 座3的出風口 33連通。通孔21 (通孔21是上述支座中上下走向的 氣流通道的一部分)的橫截面面積自下至上逐漸減小。
底座3的腔體31和空心柱體2的通孔21組成支座中上下走向的 氣流通道，該氣流通道是煙囪效應通道，底座3的進風口32是氣流 通道的氣流入口，空心柱體2的通孔21的上端23是氣流通道的氣流 出口。
太陽能熱水器30安裝在地面1上;通孔21的下部設有貯水箱4， 貯水箱4上設有進水口 41和出水口 42，太陽能熱水器30的熱水出 口 301經出水管5與貯水箱4的進水口 41連通，貯水箱4的出水口 42經回流管6與太陽能熱水器30的冷水入口 302連通。出水管5處 于氣流通道中的部分包括一呈螺旋狀的彎曲段51。貯水箱4、出水管 5和回流管6由導熱系數較大的材料(如金屬或合金)制成。
風力發電機組包括扇葉7和發電機8;扇葉7設于通孔21內， 并且通過齒輪組9與發電機8的轉子81傳動連接；各風力發電機組 的扇葉7沿通孔21自下至上依次排列；各扇葉7的安裝位置盡量靠 近通孔21的上端；各發電機8的定子82固定安裝在空心柱體2上。
外部風力發電機組包括外部扇葉IO和外部發電機11，外部扇葉 10通過齒輪組12與外部發電機11的轉子111傳動連接，外部扇葉 10設于空心柱體2的上方；外部發電機11的定子112固定安裝在空 心柱體2上。如圖2和圖3所示，外部扇葉IO總體上呈球狀，本實 施例中，外部扇葉10由上固定盤101、下固定盤102、六個葉片103 和轉軸104組成，上固定盤101和下固定盤102均安裝在轉軸104上， 葉片103的上端和下端分別固定在上固定盤101和下固定盤102上。 外部扇葉10中各個葉片103旋轉時，其輪廓所形成的回轉面是相一
致的球面。
下面簡述一下本發電裝置的工作原理
外界氣流經進風口 32進入腔體31，然后經出風口 33、通孔21 下端22進入通孔21，在通孔21中形成流向穩定的上升氣流，越往 上，上升氣流的流速越大；
在太陽光照射下，太陽能熱水器30中產生熱水，熱水經熱水出 口 301、出水管5和進水口 41進入je水箱4，貯水箱4中的水經出水 口42、回流管6和冷水入口 302進入太陽能熱水器30，循環流動； 貯水箱4、出水管5和回流管6中的水在氣流通道中散熱，對其周圍 的空氣加熱，被加熱的空氣上升，可增加進入氣流通道的氣流量，增 強煙囪效應，增強氣流通道內上升氣流的速度；氣流通道內被加熱的 空氣上升的同時，冷空氣從進風口 32補充到氣流通道中，再由JT!水 箱4、出水管5和回流管6中的水加熱，從而連續產生上升氣流；
在沒有太陽光照射的時候(如在晚上)，太陽能熱水器30中的水 溫度逐漸降低，水不再流動；由于在太陽光照射的時候(如白天)， 太陽能熱水器30產生熱水，在貯水箱4、出水管5和回流管6中貯 存有溫度較高的水，因此在沒有太陽光照射的時候(如在晚上)，這 些貯存的熱水逐漸散熱，可對其周圍的空氣持續加熱一段時間，產生 上升氣流，可增加進入氣流通道的氣流量，增強煙囪效應，增強氣流 通道內上升氣流的速度，直至其水溫與周圍氣溫相同；
氣流通道中的上升氣流推動最下面的扇葉7旋轉，并帶動相應的 發電機8的轉子81—起旋轉，使相應的發電機8發電；然后繼續上 升，依次推動其上面的各扇葉7旋轉，使相應的各發電機8發電，從 而充分利用氣流通道內的上升氣流；氣流最后從通孔21的上端23吹出；
上述氣流的方向如圖1中的箭頭所示；
外部扇葉IO受外界自然風推動而旋轉，并帶動外部發電機11的 轉子lll一起旋轉，進行發電。
在其它實施方案中，底座可設計成其它結構，如圖5所示，底座 3中設有腔體31，底座3的側面設有兩個與腔體31連通的進風口 32， 底座3的頂部設有與腔體31連通的出風口，兩個進風口 32分設于底 座1 一對相鄰側面上，腔體31中設有隔板34，隔板34將腔體31分 隔成兩部分，腔體31的兩部分均與出風口連通，兩個進風口 32各與 腔體31的一部分連通，隔板34可防止兩進風口 32之間產生空氣對 流而造成風能損失；如圖6所示，底座3呈長方體形，底座3上設有 兩個進風口32，腔體31中設有隔板34，隔板34將腔體31分隔成兩 部分，兩個進風口 32分設于底座3—對相對側面上，腔體31的兩部 分均與底座3的出風口連通，兩個進風口 32各與腔體31的一部分連 通；如圖7所示，底座3呈長方體形，底座3上設有三個進風口32， 腔體31中設有隔板34，隔板34將腔體31分隔成三部分，腔體31 的三部分均與底座3的出風口連通，三個進風口 32分設于底座3的 三個側面上，三個進風口 32各與腔體31的一部分連通；如圖8所示， 底座3呈長方體形，底座3上設有四個進風口32，腔體31中設有隔 板34，隔板34將腔體31分隔成四部分，腔體31的四部分均與底座 3的出風口連通，四個進風口 32分設于底座3的四個側面上，四個 進風口 32各與腔體31的一部分連通。
在其它實施方式中，扇葉、外部扇葉也可直接安裝在對應的發電 機的轉子上；外部扇葉也可總體上呈其它回轉體狀，如圓柱狀、圓錐 臺狀或圓錐狀。
權利要求1、一種煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其特征在于包括支座、太陽能熱水器和至少一臺風力發電機組；支座中設有上下走向的氣流通道；氣流通道的下部設有貯水箱，貯水箱上設有進水口和出水口，太陽能熱水器的熱水出口經出水管與貯水箱的進水口連通，貯水箱的出水口經回流管與太陽能熱水器的冷水入口連通；風力發電機組包括扇葉和發電機，扇葉設于氣流通道內并且與發電機的轉子傳動連接。
2、 根據權利要求1所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其 特征是所述氣流通道的橫截面面積自下至上逐漸減小。
3、 根據權利要求1或2所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置， 其特征是所述出水管處于氣流通道中的部分包括一彎曲段。
4、 根據權利要求3所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其 特征是所述彎曲段呈螺旋狀。
5、 根據權利要求1或2所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置， 其特征是所述發電機的定子固定安裝在支座上。
6 、根據權利要求1或2所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置， 其特征是所述扇葉通過傳動機構與發電機的轉子傳動連接，或者直 接安裝在發電機的轉子上。
7 、根據權利要求1或2所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置， 其特征是所述煙囪式太陽能和風能集合發電裝置設有多臺風力發電 機組，各風力發電機組的扇葉沿氣流通道自下至上依次排列。
8 、根據權利要求1或2所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其特征是所述煙囪式太陽能和風能集合發電裝置還包括外部風力發 電機組，外部風力發電機組包括外部扇葉和外部發電機，外部扇葉與 外部發電機的轉子傳動連接，外部扇葉設于支座的上方。
9、 根據權利要求8所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其特征是所述外部扇葉總體上呈回轉體狀。
10、 根據權利要求1或2所述的煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其特征是所述支座由底座和空心柱體組成，空心柱體安裝在底 座上；底座中設有腔體，底座的側面設有至少一個與腔體連通的進風 口，底座的頂部設有與腔體連通的出風口；空心柱體中設有上下走向 的通孔，通孔下端與底座的出風口連通；底座的腔體和空心柱體的通 孔組成所述氣流通道，底座的進風口是氣流通道的氣流入口，空心柱 體的通孔上端是氣流通道的氣流出口 。
專利摘要一種煙囪式太陽能和風能集合發電裝置，其特征在于包括支座、太陽能熱水器和至少一臺風力發電機組；支座中設有上下走向的氣流通道；氣流通道的下部設有貯水箱，貯水箱上設有進水口和出水口，太陽能熱水器的熱水出口經出水管與貯水箱的進水口連通，貯水箱的出水口經回流管與太陽能熱水器的冷水入口連通；風力發電機組包括扇葉和發電機，扇葉設于氣流通道內并且與發電機的轉子傳動連接。本實用新型綜合利用太陽能和風能進行發電，煙囪效應產生上升氣流，而且太陽能熱水器吸收太陽光而產生熱水，熱水流經貯水箱、出水管和回流管時對其周圍的空氣加熱，被加熱的空氣上升，增強上升氣流的速度；上升氣流推動扇葉旋轉，并帶動發電機的轉子旋轉，進行發電。
文檔編號F03D1/02GK201187414SQ20082004733
公開日2009年1月28日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者蘇偉民 申請人:蘇偉民